原子物理第1章例题和习题

第一章 卢瑟福模型例题和习题

【1-1】速度为V 的非相对论的α粒子与一静止的自由电子相碰撞，试证明：α粒子的最大偏离角约为10-4rad 。

证明：设α粒子的质量为M α，沿X 方向入射；碰撞后，速度为V ’，沿θ方向散射。电子质量为m e ，静止在坐标原点O 处，碰撞后以速度v 沿φ方向反冲。 由能量与动量守恒有：

(1)

(2)

(3)

由（2）（3）式可得：

(4)

(5)

由（1）（4）（5）联立得

若记上式可写为

(6)

视θ为φ的函数θ（φ），对（6）式求θ的极值，有

令则

sin2(θ+φ)-sin2φ=0 2cos(θ+2φ)sinθ=0

θ??θα

sin sin )(sin e

m M +

=+)(sin sin )(sin sin ?θθ

?θ?ααα+++

=V

m M V

M V M

e 21

2121v m V M V M e +'=αα?θααcos cos v m V M V M e +'=?θαsin sin v m V M e -'=0)

sin(sin ?θθ

α+=V M v m e )

sin(sin ?θ?

αα+='V M V M α

μM m e

=θ?μ?θμsin sin )(sin +=+)](sin sin [)]sin([sin ?θ?μ?θμθ?

θ

++-=+-222d d 0=?

θ

d d - υ -

【1-3】 4.5MeV 的α粒子与金核对心碰撞时的最小距离是多少？若改为7Li 核结果如何？

解：α粒子与金核对心碰撞的最小距离

()

m

E

e Z Z Mv e Z Z r m 1401962

199

2

2102

2

2101006.5)2

180sin

1

1(106.1105.42106.1792109)

2

sin

11(241

)

2

sin 11(41

---?=+

?????????=+=+

=θ

πεθ

πε

α粒子与7Li 核对心碰撞的最小距离（考虑质心系运动）

()

m

E m m m e Z Z E e Z Z v e Z Z r c

m 140

1962

199

22102

2102

2

21010302.0)2

180sin 1

1(106.1105.41172106.132109)

2

sin 1

1(241

)

2

sin

11(241)

2

sin 11(41

---?=+??????????=+'+'=+=+

=θπεθ

πεθ

ηπε

【1-6】一束α粒子垂直射到一重金属箔上，求α粒子被金属箔散射后，散射角θ≥600的α粒子数与散射角θ≥900的α粒子数之比。

解：由22

221204)2()41(2sin Mv

e Z Z Nnt d dN πεθ=Ω可得散射角?

≥90θ的α粒子数为 Ω==??

?d Mv e Z Z Nnt dN N 2

sin

1)2()41

(42

22212

0πε

θθ

ππεd Mv e Z Z Nnt 2

sin 2cos 4)2(

)41(

3

180902

2

2

2120

??

?

=

ππε4)2()41

(2

2

2212

0Mv

e Z Z Nnt = 散射角?

≥60θ的α粒子数

散射角?

≥60θ的α粒子数与散射角?

≥90θ的α粒子数之比

3=?'

?n

n

第一章 习题1-1解

sin2(θ+φ)-sin2φ=0 2cos(θ+2φ)sin θ=0 (1) 若 sin θ=0,

则 θ=0（极小） （8） （2）若 cos(θ+2φ)=0

则 θ=90o-2φ （9） 将（9）式代入（7）式，有

θ

?μ?μ2202)(90sin sin sin +=- 由此可得

1836

41

?==

=αμθM m e sin θ~10-4弧度（极大） 此题得证。

1．2 （1）动能为5.00MeV 的α粒子被金核以90°散射时，它的瞄准距离（碰撞参数）为多大？

Ω

=='??

?d Mv e Z Z Nnt dN N 2

sin

1)2()41

(4

2

22212

0θ

πεθθθ

ππεd Mv e Z Z Nnt 2

sin

2cos

4)2(

)41(

31806022

2

2120

??

?=34)2()41

(2

2

2212

0?=ππεMv

e Z Z Nnt

（2）如果金箔厚1.0μm ，则入射α粒子束以大于90°散射（称为背散射）的粒子数是全部入射粒子的百分之几？

解：（1）依

2cot

2θa b = 和

E e Z Z a 02214πε≡

金的原子序数Z 2=79

)(10452421502m E e Z b o -?=?=?=752.22cot 00

.544.179cot 21θπε 答：散射角为90O 所对所对应的瞄准距离为22.8fm.

(2) 解: 第二问解的要点是注意将大于90°的散射全部积分出来.

从书后物质密度表和原子量表中查出 Z Au =79,A Au =197, ρAu =1.888×104kg/m 3

依: θθπθd a

ntN

N d sin 2

sin

16='

)2

(sin 22

sin 2)2

(22

cos 2

sin 2sin θ

θθθd d d ==

θθθ

θ

ππεππ

d E Z ??=242

222

222)2(2)4e nt(sin 16cos

sin

θθθ

ππεππ

d E Z ??=2

32222

1622)2(2)4e nt(sin cos

???=π

π

θ

θ

θ

πε2

4

2

222

16)2

(24)(2π)4e (sin

sin sin

d E 2Z

nt

注意到：

A N A

N VA V n ρ

ρ==A 即单位体积内的粒子数为密度除以摩尔质量数乘以阿伏加德罗常数。

222)2( )4e nt(E

Z

?4ππε 是常数 其值为

5-2

223

4910.181)5.00

792(π(1.44)197106.22101.88101.0?=???????90074

??===π

ππ

πθθ

θθθ232312)2(222sin

sin sin cos d d I

最后结果为：dN’/N=19007.2×10-5

与书上答案差两倍。 说明大角度散射几率十分小。

1.4 钋放射的一种α粒子的速度为1.597×107米/秒,正面垂直入射厚度为10-7米,密度为1.932×104公斤/米2的金箔,试求所有散射在θ≥90°的α粒子占全部入射粒子的百分比,已知金的原子量为179。

解: 此题解的要点是注意将大于90°的散射全部积分出来. 设散射入大于90°角的粒子数为d n ’,入射的总粒子数为n ,金箔的单位体积内的粒子数为N 。

依: σ

Ntd n dn

= θθθπππεσπ

πππd Mv e Z Nt d Nt n dn ???=?=2222222

)2()41('sin

sin 2

注意到： 0

N A N ρ= ??===π

πππθθθθθ232312)2(222sin

sin sin cos d d I

最后结果为：dn/n=3.89×10-7

问答: 如果知道散射的总粒子数，如何计算散射入某一角度内粒子的数量？如何求出其散射截面？如何算出散射几率？ 散射入某一角内的粒子数

2)

441(21642221042θΩ

πεθΩ

sin sin d E e Z Z ntN nAt A d a N N d =='

散射几率(微分散射截面)

ΩΩθσθσNntd N d d d c '

≡≡

)()(

21

)

441()(422210θπεθσsin

E e Z Z c =

解

：分

式

的

积

分

结

果

?=?=

?2

1

2

1

2

1

2

2

2222

22

24

4

4

θθ

θθ

θθθ

θθ

θ

πθ

θθπθ

θθπsin

cos sin

sin

sin sin

sin d d d

=2

12

12121212122242233θθθθθθθθθπθπθθ

πθθθπ?????

????

?-=?

?????????-??==sin 4sin 8sin )2(sin 24sin

cos d d 结果：

1-5 动能为 1.5mg/cm 2的金箔上，记数

器的记录以60°角散射的质子。计数器圆形输入孔的面积为1.5cm 2，离金箔散射区的距离为10cm ，输入孔对着且垂直于射到它上面的质子，试问：散射到计数器输入孔的质子数与入射到金箔的质子数之比为多少？（质量厚度定义为ρm =ρt ，其中ρ为质量密度，t 为靶厚）。

解： 输入圆孔相对于金箔的立体角为

105.110

5.1-

?===Ω2r s d

A Au =197

θ=60o A N A n ρ

=

A m

N tA

n ρ=

A m

N A nt ρ=

依公式 2

16'42θαsin Ω

=d ntN

dN

8

)2

1(105.116)1044.179(10022.61975.1sin -

-=???????=Ω=216'42θαd nt N dN

习题1-7解

解

：分

式

的

积

分

结

果

?=?=

?2

1

2

1

2

1

2

2

2222

22

24

4

4

θθ

θθ

θθθ

θθ

θ

πθ

θθπθ

θθπsin

cos sin

sin

sin sin

sin d d d

=2

12

12121212122242233θθθθθθθθθπθπθθ

πθθθπ?????

????

?-=?

?????????-??==sin 4sin 8sin )2(sin 24sin

cos d d 结果：

1-7 单能的窄2的钽箔上，这时以散射

角θ0>20?散射的相对粒子数（散射粒子数与入射数之比）为4.0×10-3.试计算：散

射角θ=60°角相对应的微分散射截面Ωd d σ

。

解： ρm

= 2.0mg/cm 2

2

102.0->?='?N

N d θ A Ta

=181 Z Ta =73

θ=60o A N A

n ρ

=

A m

N tA

n ρ=

A m

N A

nt ρ=

依微分截面公式 2

1642θ

ασsin 1

=

Ωd d 知该题重点要求出a 2/16

由公式

4180202

23

4180202104.32

sin

216106.0221812.0216'?=?????=Ω?=θθθπθαd a d nt N dN sin sin

4180202

23

2

sin 216106.0221812.0???????

??

?-???=????

?2sin 1)4(1610

65.6sin θπθθθπa

d a

3

2

21104.3(-22.13))4(16

106.65-?=?-???πa

所以 262

102.3316

-?=a

10456.12

60sin

11033.2sin -

-

?=??==Ω211642θασd d

1-9 动能为1.0Mev 的窄质子束垂直地射到质量厚度（ρt ）为1.5mg/cm 2

的金箔上，

若金箔中含有百分之三十的银，试求散射角大于30°的相对质子数为多少？

分析：从书后表可知：Z Au =79,A Au =197, ρAu =1.888×104kg/m 3; Z Ag =47,A Ag =108, ρAg =1.05×104kg/m 3. 解： 先求金箔的厚度t

ρt =(0.7ρAu +0.3ρAg ) t

m m t Ag

Au μρρρ

0.91610

1.050.3101.8880.7101.50.30.74

42

=??+???=+=

-

这种金箔中所含金原子数与银原子数分别为

A Au

Au N A t

ρ 和

A Ag

Ag N A t

ρ

再计算质子被金原子与银原子散射到θ>30°范围内的相对数目。被金原子散射的相对数目为：

2221180303218030

4221.442

)2(422216==='=?

??πρθθ

παρθθθπαηsin sin sin sin Z Z N A t d N A t d nt N N d A Au Au A Au Au Au Au

式中，N 为入射质子总数，dN Au ’为被金原子散射到θ>30°范围内的质子数。同理

可得质子被银原子散射的相对数目为：

222

21180303218030

4221.442

)2(422216==='=???πρθθπαρθθθπαηsin sin sin sin Z Z N A t d N A t d nt N N d A

Au Au A Au Au Au Au

被散射的相对质子总数为

????

?

?????

-?+=+=-21801

230141044

1sin

sin ).()(E Z Z N A t N A t A Ag Ag A Au Au Ag

Au πρρηηη将已知数据代入：

N A =6.02×1023,E =1.0MeV,t =0.916μm,Z Au =79,A Au =197,ρAu =18.88×103kg/m 3,Z Ag =47,A Ag =108,ρAg =10.5×103kg/m 3 η≈1.028×10--5

1-10 由加速器产生的能量为1.2MeV 、束流为5.0nA 的质子束，垂直地射到厚为1.5μm 的金箔上，试求5min 内被金箔散射到下列角间隔内的质子数。金的的密度（ρ=1.888×104kg/m 3） [1] 59°~61°; [2] θ>θ0=60° [3] θ<θ0=10°

解：因卢瑟福公式不适用于小角散射，故可先计算质子被散射到大角度范围内的粒子数，再用总入射粒子数去减，即为所得。

设j 为单位时间内入射的粒子数，I 为粒子流强度，j =I /e ,5min 内单位面积上入射的质子的总数N 为：

)(109.5)(10

1.6605105.012

19

9个个?=????===--e It jt N

再由卢瑟福公式，单位时间内，被一个靶原子沿θ方向，射到d Ω立体角内的质子

数为：

2

164

2θ

αsin

A d N

N d Ω

='

单位时间内，被所有靶原子沿θ方向，射到d Ω立体角内的质子数为

2162164242θΩ

αθΩ

αsin sin d ntN

nAt A d N N d =='

2

216θθ

θπαθΩαθΩ

αsin

sin sin sin d ntj

d ntj nAt A d N dn ===2162164242

式中，n 为单位体积的粒子数，它与密度的关系为：

A

N A n ρ=

所以，上式可写为

2216216216424242θθ

θπαρθΩαθΩ

αsin sin sin sin d tj

N A d ntj nAt A d N dn A === （1）

解：[1]

2

21621621642

42422

1

2

1

2

1

θθθπαρθΩαθΩ

αθ

θθθθθθθsin sin sin sin d tj N A d tj n nAt A d N n d A

????===

解：[2] 仍然像上式一样积分，积分区间为60°-180°，然后用总数减去所积值。

即θ>θ0=60°的值。

解：[3] 仍然像上式一样积分，积分区间为10°-180°，然后用总数减去所积值，即θ<θ0=10°的值。

原子物理第五章习题教案资料

原子物理第五章习题

精品文档 第五章习题 1,2 参考答案 5-1 氦原子中电子的结合能为 24.5eV ，试问：欲使这个原子的两个 电子逐一电离，外界必须提供多少能量? 解 : 第一 个 电 子 电 离 是 所 需 的 能 量 为 电 子 的 结 合 能,即: E 1 = 24.5eV 第二个电子电离过程 ,可以认为是类氢离子的电离,需要的能量为 : 1 1 ∞ = Rhcz 2 = 22 ?13.6eV = 54.4eV E 2 = hv = 1 n ∞ 所以 两 个 电 子 逐 一 电 离 时 外 界 提 供 的 能 量 为 : E = E 1 + E 2 = 24.5eV + 54.4eV = 78.9eV 5-2 计算 4 D 3/2 态的 L ·S .(参阅 4.4.205) 分析要点:L 与 S 的点积,是两矢量的点积,可以用矢量三角形的方法,用其他矢量的模来表示;也可以求出两矢量模再乘其夹角的余弦. 解：依题意知，L =2，S =3/2，J =3/2 J =S +L J 2 =S 2 +L 2 +2S ·L 据： 5-3 对于 S =1/2，和 L =2，试计算 L ·S 的可能值。要点分析:矢量点积解法同 5-2. 解：依题意知，L =2，S =1/2 可求出 J =L ±1/2=2±1/2=3/2，5/2 有两个值。因此当 J =3/2 时有：

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= 1 [J (J +1) ? S (S +1) ? L (L +1)]?2 L ? S 3 2 2 = 1 [ 3 ( 3 +1) ? 1 ( 1 +1) ? 2(2 +1)]? 2 据： 2 2 2 2 2 = ? 3 ? 2 2 而当 J =5/2 时有： = 1 [J (J +1) ? S (S +1) ? L (L +1)]?2 L ? S 5 2 2 = 1 [ 5 ( 5 +1) ? 1 ( 1 +1) ? 2(2 +1)]? 2 据： 2 2 2 2 2 = ?2 3 ?2 故可能值有两个 ? ? 2 ， 2 5-4 试求 3 F 2 态的总角动量和轨道角动量之间的夹角。(参阅 4.3.302) 解: 总角动量 P J = J ( J +1)? (1) P L = ? 轨道角动量 L (L +1) (2) P S = ? 自旋角动量 S (S +1) (3) 三者构成矢量三角形,可得: P S 2 = P L 2 + P J 2 ? 2 P L P J cos(P L ? P J ) ? cos(P P ) = P 2 + P 2 ? P 2 L J S (4) L J 2 P L P J 把(1) (2) (3) 式代人(4)式: 得 cos(P L P J ) = L (L + 1)? 2 + J ( J + 1)? 2 ? S (S +1)? 2 2 L (L +1)? J (J +1)? 对 3 F 2 态 S =1 L =3 J =2 代人上式得: ? θ = 19 ? 28' cos(P L P J ) = 0.9428 5-5 在氢、氦、锂、铍、钠、镁、钾和钙中，哪些原子会出现正 2

高中物理光学六类经典题型

光学六类经典题型 光学包括几何光学和光的本性两部分。几何光学历来是高考的重点，但近几年考试要求有所调整，对该部分的考查，以定性和半定量为主，更注重对物理规律的理解和对物理现象、物理情景分析能力的考查。有两点应引起重视：一是对实际生活中常见的光 反射和折射现象的认识，二是作光路图问题。光的本性是高考的必考内容，一般难度不大，以识记、理解为主，常见的题型是选择题。“考课本”、“不回避陈题”是本部分高考试题的特点。 根据多年对高考命题规律的研究，笔者总结了6类经典题型，以供读者参考。 1 光的直线传播 例1(2004年广西卷) 如图l所示，一路灯距地面的高度为h，身高为l 的人以速度v匀速行走． (1)试证明人头顶的影子做匀速运动； (2)求人影长度随时间的变化率。

解析(1)设t＝0时刻，人位于路灯的正下方O处，在时刻t，人走到S 处，根据题意有 OS＝vt ① 过路灯P和人头顶的直线与地面的交点M 为t时刻人头顶影子的位置，如图l所示，OM 为头顶影子到0点的距离．由几何关系，有 解式①、②得。因OM 与时间t成正比，故人头顶的影子做匀速运动。 (2)由图l可知，在时刻t，人影的长度为SM，由几何关系，有 SM=OM－OS ③ 由式①～③得 因此影长SM与时间t成正比，影长随时间的变化率。 点评有关物影运动问题的分析方法：(1)根据光的直线传播规律和题设条件分别画出物和影在零时刻和任一时刻的情景图—光路图；(2)从运动物体(光源或障碍物)的运动状态入手，根据运动规律，写出物体的运动方程，即位移的表达式；(3)根据几何关系(如相似三角形)求出影子的位移表达式；(4)通过分析影子的位移表达式，确定影子的运动性质，求出影子运动的速度等物理量。

(完整版)原子物理学第五章填空判断题(有答案)

第五章增加部分 题目部分，(卷面共有50题,96.0分,各大题标有题量和总分) 一、判断题(16小题,共16.0分) 1．(1分)同一电子组态形成的诸原子态间不发生跃迁。 2．(1分)跃迁可以发生在偶宇称到偶宇称之间。 3．(1分)跃迁只发生在不同宇称之间。 4．(1分)两个s电子一定可以形成1S0和3S1两个原子态。 5．(1分)同科电子形成的原子态比非同科电子形成的原子态少。 6．(1分)镁原子有两套能级，两套能级之间可以跃迁。 7．(1分)镁原子的光谱有两套，一套是单线，另一套是三线。 8．(1分)钙原子的能级是二、四重结构。 9．(1分)对于氦原子来说，第一激发态能自发的跃迁到基态。 10．(1分)标志电子态的量子数中，S为轨道取向量子数。 11．(1分)标志电子态的量子数中，n为轨道量子数。 12．(1分)若镁原子处于基态，它的电子组态应为2s2p。 13．(1分)钙原子的能级重数为双重。 14．(1分)电子组态1s2p所构成的原子态应为1P1和3P2,1,0。 15．(1分)1s2p ,1s1p 这两个电子组态都是存在的。 16．(1分)铍（Be）原子若处于第一激发态，则其电子组态为2s2p。 二、填空题(34小题,共80.0分) 1．(4分)如果有两个电子，一个电子处于p态，一个电子处于d态，则两个电子在LS耦合下L的取值为（）P L的可能取值为（）。 2．(4分)两个电子LS耦合下P S的表达式为（），其中S的取值为（）。3．(3分)氦的基态原子态为（），两个亚稳态为（）和（）。 4．(2分)Mg原子的原子序数Z=12，它的基态的电子组态是（），第一激发态的电子组态为（）。 5．(2分)LS耦合的原子态标记为（），jj耦合的原子态标记为（）。6．(2分)ps电子LS耦合下形成的原子态有（）。 7．(2分)两个电子LS耦合，l1=0，l2=1下形成的原子态有（）。 8．(2分)两个同科s电子在LS耦合下形成的原子态为（）。 9．(2分)两个非同科s电子在LS耦合下形成的原子态有（）。 10．(2分)两个同科s电子在jj耦合下形成的原子态为（）。 11．(4分)sp电子在jj耦合下形成（）个原子态，为（）。12．(2分)洪特定则指出，如果n相同，S（）的原子态能级低；如果n和S均相同，L （）的原子态能级低（填“大”或“小”）。 13．(2分)洪特定则指出，如果n和L均相同，J小的原子态能级低的能级次序为（），否则为（）。 14．(2分)对于3P2与3P1和3P1与3P0的能级间隔比值为（）。 15．(2分)对于3D1、3D2、3D3的能级间隔比值为（）。 16．(2分)郎德间隔定则指出：相邻两能级间隔与相应的（）成正比。 17．(3分)LS耦合和jj耦合这两种耦合方式所形成的（）相同、（）相同，但（）不同。 18．(4分)一个p电子和一个s电子，LS耦合和jj耦合方式下形成的原子态数分别为（）

原子物理学试题汇编

临沂师范学院物理系 原子物理学期末考试试题（A卷） 一、论述题25分，每小题5分） 1．夫朗克—赫兹实验的原理和结论。 1．原理：加速电子与处于基态的汞原子发生碰撞非弹性碰撞，使汞原子吸收电子转移的的能量跃迁到第一激发态。处第一激发态的汞原子返回基态时，发射2500埃的紫外光。（3分） 结论：证明汞原子能量是量子化的，即证明玻尔理论是正确的。（2分） 2．泡利不相容原理。 2．在费密子体系中不允许有两个或两个以上的费密子处于同一个量子态。（5分） 3．X射线标识谱是如何产生的 3．内壳层电子填充空位产生标识谱。（5分） 4．什么是原子核的放射性衰变举例说明之。 4．原子核自发地的发射 射线的现象称放射性衰变，（4分）例子（略）（1分） 5．为什么原子核的裂变和聚变能放出巨大能量 5．因为中等质量数的原子核的核子的平均结合能约为大于轻核或重核的核子的平均结合能，故轻核聚变及重核裂变时能放出巨大能

量。（5分） 二、（20分）写出钠原子基态的电子组态和原子态。如果价电子被激发到4s态，问向基态跃迁时可能会发出几条光谱线试画出能级跃迁图，并说明之。 二、（20分）（1）钠原子基态的电子组态1s22s22p63s；原子基态为2S1/2。（5分） （2）价电子被激发到4s态向基态跃迁时可发出4条谱线。（6分）（3）依据跃迁选择定则1 0, j 1,± = ? ± ?＝ l（3分）能级跃迁图为（6分） 三、（15 耦合时，（1）写出所有 可能的光谱项符号；（2）若置于磁场中，这一电子组态一共分裂出多少个能级（3）这些能级之间有多少可能的偶极辐射跃迁 三、（15分）（1）可能的原子态为 1P 1，1D 2， 1F 3； 3P 2，1，0， 3D 3，2，1， 3F 4，3，2。 （7分） （2）一共条60条能级。（5分） （3）同一电子组态形成的原子态之间没有电偶极辐射跃迁。（3分）

原子物理学练习题及答案

填空题 1、在正电子与负电子形成的电子偶素中，正电子与负电子绕它们共同的质心的运动，在n = 2的状态， 电子绕质心的轨道半径等于 nm 。 2、氢原子的质量约为____________________ MeV/c 2。 3、一原子质量单位定义为 原子质量的 。 4、电子与室温下氢原子相碰撞，欲使氢原子激发，电子的动能至少为 eV 。 5、电子电荷的精确测定首先是由________________完成的。特别重要的是他还发现了 _______ 是量子化的。 6、氢原子 n=2,n φ =1与H + e 离子n=?3,?n φ?=?2?的轨道的半长轴之比a H /a He ?=____, 半短轴之比b H /b He =__ ___。 7、玻尔第一轨道半径是0.5291010-?m,则氢原子n=3时电子轨道的半长轴a=_____,半短轴 b?有____个值，?分别是_____?， ??, . 8、 由估算得原子核大小的数量级是_____m,将此结果与原子大小数量级? m 相比, 可以说明__________________ . 9、提出电子自旋概念的主要实验事实是-----------------------------------------------------------------------------和 _________________________________-。 10、钾原子的电离电势是4.34V ，其主线系最短波长为 nm 。 11、锂原子（Z =3）基线系（柏格曼系）的第一条谱线的光子能量约为 eV （仅需 两位有效数字）。 12、考虑精细结构，形成锂原子第二辅线系谱线的跃迁过程用原子态符号表示应 为——————————————————————————————————————————————。 13、如果考虑自旋, 但不考虑轨道-自旋耦合, 碱金属原子状态应该用量子数————————————表示，轨道角动量确定后, 能级的简并度为 。 14、32P 3/2→22S 1/2 与32P 1/2→22S 1/2跃迁, 产生了锂原子的____线系的第___条谱线的双线。 15、三次电离铍(Z =4)的第一玻尔轨道半径为 ，在该轨道上电子的线速度 为 。 16、对于氢原子的32D 3/2能级，考虑相对论效应及自旋-轨道相互作用后造成的能量移动与 电子动能及电子与核静电相互作用能之和的比约为 。 17、钾原子基态是4s,它的四个谱线系的线系限的光谱项符号,按波数由大到小的次序分别 是______,______,_____,______. (不考虑精细结构，用符号表示). 18、钾原子基态是4S ，它的主线系和柏格曼线系线系限的符号分别是 _________和 __ 。 19、按测不准关系,位置和动量的不确定量 ?x,x p ? 之间的关系为_____ 。 20、按测不准关系,位置和动量的不确定量 ?E,t ? 之间的关系为_____ 。

原子物理学期末试卷d

原子物理学D 卷 试题第1页（共3页） 原子物理学D 卷 试题第2页（共3页） 皖西学院 学年度第 学期期末考试试卷（D 卷） 系 专业 本科 级 原子物理学课程 一．填空题：本大题共9小题；每小题3分，共27分。 1． 在认识原子结构，建立原子的核式模型的进程中， 实验起了 重大作用。 2． 夫兰克-赫兹实验中用 碰撞原子，测定了使原子激发的“激发电势”，从而 证实了原子内部能量是 。 3． 线状光谱是 所发的，带状光谱是 所发的。 4． 碱金属原子光谱的精细结构是由于电子的 和 相互作用，导致碱 金属原子能级出现双层分裂（s 项除外）而引起的。 5．α 衰变的一般方程式为：α →X A Z 。放射性核素能发生α衰变的 必要条件为 。 6．原子中量子数l m l n ,,相同的最大电子数是 ；l n ,相同的最大电子数是 ； n 相同的最大电子数是 。 7．X 射线管发射的谱线由 和 两部分构成，它们产生的机制分别是： 和 。 8．二次电离的锂离子+ +Li 的第一玻尔半径，电离电势，第一激发电势和赖曼系第一条 谱线波长分别为： ， ， 和 。 9．泡利为解释β衰变中β粒子的 谱而提出了 假说，能谱的最大值对应于 的动量为零。 二．单项选择题：本大题共6小题；每小题3分，共18分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是正确的，请把正确选项的字母填在题后的括号内。 1． 两个电子的轨道角动量量子数分别为：31=l ，22=l ，则其总轨道角动量量子数可 取数值为下列哪一个？ （A ）0，1，2，3 （B ）0，1，2，3，4，5 （C ）1，2，3，4，5 （D ）2，3，4，5 （ ） 2． 静止的Rb 22688发生α衰变后，α粒子和子核动量大小之比为多少？ （A ）111：2 （B ）3：111 （C ）2：111 （D ）1：1 （ ） 3． 在原子物理和量子力学中，描述电子运动状态的量子数是：),,,(s l m m l n ，由此判 定下列状态中哪个状态是存在的？ （A ）（1，0，0，-1/2） （B ）（3，1，2，1/2） （C ）（1，1，0，1/2） （D ）（3，4，1，-1/2） （ ） 4． 在核反应O n n O 15 8168)2,(中，反应能MeV Q 66.15-=，为使反应得以进行，入射粒 子的动能至少为多少？ （A ）15.99MeV （B ）16.64MeV （C ）18.88MeV （D ）克服库仑势，进入靶核 （ ） 5． 钾原子的第十九个电子不是填在3d 壳层，而是填在4s 壳层，下面哪项是其原因？ （A ） 为了不违反泡利不相容原理； （B ） 为了使原子处于最低能量状态； （C ） 因为两状态光谱项之间满足关系 );3()4(d T s T < （D ） 定性地说，3d 状态有轨道贯穿和极化效应，而4s 状态没有轨道贯穿和极化 效应。 （ ） 6． 基态原子态为23 D 的中性原子束，按史特恩-盖拉赫方法，通过不均匀横向磁场后分 裂成多少束？ （A ）2； （B ）3； （C ）5； （D ）7。 （ ）

原子物理练习题答案知识讲解

原子物理练习题答案

一、选择题 1．如果用相同动能的质子和氘核同金箔正碰,那么用质子作为入射粒子测得的金原子核半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子核半径上限的几倍？ A. 2 B.1/2 √ C.1 D .4 2．在正常塞曼效应中，沿磁场方向观察时将看到几条谱线： A ．0； B.1； √C.2； D.3 3. 按泡利原理,当主量子数确定后,可有多少状态? A.n 2 B.2(2l+1)_ C.2l+1 √ D.2n 2 4．锂原子从3P 态向基态跃迁时,产生多少条被选择定则允许的谱线（不考虑精细结构）? √A.一条 B.三条 C.四条 D.六条 5．使窄的原子束按照施特恩—盖拉赫的方法通过极不均匀的磁场 ，若原子处于5F 1态，试问原子束分裂成 A.不分裂 √ B.3条 C.5条 D.7条 6．原子在6G 3/2状态,其有效磁矩为： A ． B μ3 15； √ B. 0； C. B μ25； D. B μ215- 7．氦原子的电子组态为1s 2,根据壳层结构可以判断氦原子基态为： Ａ.１Ｐ１； Ｂ.３Ｓ１； √ Ｃ .１Ｓ０； Ｄ.３Ｐ０ . 8．原子发射伦琴射线标识谱的条件是： Ａ.原子外层电子被激发；Ｂ.原子外层电子被电离；

√Ｃ.原子内层电子被移走；Ｄ.原子中电子自旋―轨道作用很强。 9．设原子的两个价电子是p 电子和d 电子,在Ｌ－Ｓ耦合下可能的原子态有： A.4个 ； B.9个 ； C.12个 ； √ D.15个。 10．发生β+衰变的条件是 A.M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋m e ; B.M (A,Z)＞M (A,Z ＋1)＋2m e ; C. M (A,Z)＞M (A,Z －1); √ D. M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋2m e 11．原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中 A.绝大多数α粒子散射角接近180? B.α粒子只偏2?～3? √C.以小角散射为主也存在大角散射 D.以大角散射为主也存在小角散射 12．基于德布罗意假设得出的公式V 26.12=λ ?的适用条件是： A.自由电子，非相对论近似 √B.一切实物粒子，非相对论近似 C.被电场束缚的电子，相对论结果 D.带电的任何粒子，非相对论近似 13．氢原子光谱形成的精细结构（不考虑蓝姆移动）是由于： A.自旋－轨道耦合 B.相对论修正和原子实极化、轨道贯穿 √C.自旋－轨道耦合和相对论修正 D. 原子实极化、轨道贯穿、自旋－轨道耦合和相对论修正

原子物理学09-10-2 B卷试题

2009—2010学年第2学期《原子物理学》期末试卷 专业班级 姓名 学号 开课系室应用物理系 考试日期2010年6月26日10:00-12:00

说明：请认真读题，保持卷面整洁，可以在反面写草稿，物理常数表在第4页。 一. 填空题(共30空，每空1分，共30分) 1. 十九世纪末的三大发现、、，揭开了近代物理学的序幕。 2. 原子质量单位u定义为。 3. 教材中谈到卢瑟福的行星模型(原子的有核模型)有三个困难，最重要的是它无法解释原子的问题。丹麦科学家玻尔正是为了解决这个问题，在其原子理论引入第一假设，即分离轨道和假设，同时，玻尔提出第二假设, 即假设，给出频率条件，成功解释了困扰人们近30年的氢光谱规律之谜，第三步，玻尔提出并运用，得到角动量量子化、里德堡常数等一系列重要结果。 4. 夫兰克- 赫兹(Franck-Hertz) 实验是用电子来碰撞原子，测定了使原子激发的“激发电势”，证实了原子内部能量是的，从而验证了玻尔理论。氢原子的电离能为eV，电子与室温下氢原子相碰撞，欲使氢原子激发，电子的动能至少为eV。 5. 在原子物理和量子力学中，有几类特别重要的实验，其中证明了光具有粒子性的有黑体辐射、、等实验。 6. 具有相同德布罗意波长的质子和电子，其动量之比为，动能(不考虑相对论效应)之比为。 7. 根据量子力学理论，氢原子中的电子，当其主量子数n=3时，其轨道磁距的可能取值为。

8. 考虑精细结构，锂原子(Li)第二辅线系(锐线系)的谱线为双线结构，跃迁过程用原子态符号表示为 ， 。(原子态符号要写完整) 9. 原子处于3D 1状态时，原子的总自旋角动量为 , 总轨道角动量为 ， 总角动量为 ； 其总磁距在Z 方向上的投影Z μ的可能取值为 。 10. 泡利不相容原理可表述为： 。它只对 子适用，而对 子不适用。根据不相容原理，原子中量子数l m l n ,,相同的最大电子数目是 ；l n ,相同的最大电子(同科电子)数目是 ； n 相同的最大电子数是 。 11. X 射线管发射的谱线由连续谱和特征谱两部分构成，其中，连续谱产生的机制是 ， 特征谱产生的机制是 。 二、选择题(共10小题，每题2分，共20分) 1. 卢瑟福由α粒子散射实验得出原子核式结构模型时，理论基础是： ( ) A. 经典理论； B. 普朗克能量子假设； C. 爱因斯坦的光量子假设； D. 狭义相对论。 2. 假设钠原子(Z=11)的10个电子已经被电离，则至少要多大的能量才能剥去它的 最后一个电子？ ( ) A.13.6eV ； B. 136eV ； C. 13.6keV ； D.1.64keV 。 3. 原始的斯特恩-盖拉赫实验是想证明轨道角动量空间取向量子化, 后来结果证明 的是： ( ) A. 轨道角动量空间取向量子化； B. 自旋角动量空间取向量子化； C. 轨道和自旋角动量空间取向量子化； D. 角动量空间取向量子化不成立。

关于原子物理学试题

高校原子物理学试题 试卷 一、选择题 1.分别用１MeV的质子和氘核（所带电荷与质子相同，但质量是质子的两倍）射向金箔，它们与金箔原子核可能达到的最小距离之比为： Ａ.1/4; Ｂ.1/2; Ｃ.１; Ｄ.２. 2.处于激发态的氢原子向低能级跃适时，可能发出的谱总数为： A.4; B.6; C.10; D.12. 3.根据玻尔－索末菲理论，n=4时氢原子最扁椭圆轨道半长轴与半短轴之比为： A.1； B.2; C.3; D.4. 4.f电子的总角动量量子数j可能取值为： A.1/2，3/2; B.3/2，5/2; C.5/2，7/2; D.7/2，9/2. 5.碳原子（C，Z＝6）的基态谱项为 A.3P O ; B.3P 2 ; C.3S 1 ; D.1S O . 6.测定原子核电荷数Z的较精确的方法是利用 A.α粒子散射实验; B. x射线标识谱的莫塞莱定律; C.史特恩－盖拉赫实验； D.磁谱仪. 7.要使氢原子核发生热核反应，所需温度的数量级至少应为（K） A.107; B.105; C.1011; D.1015. 8.下面哪个粒子最容易穿过厚层物质？ A.中子； B.中微子； C.光子； D.α粒子 9.在（1）α粒子散射实验，（2）弗兰克－赫兹实验，（3）史特恩－盖拉实验，（4）反常塞曼效应中，证实电子存在自旋的有： A.（1），（2）; B.（3）,（4）; C.（2）,（4）; D.（1）,（3）. 10.论述甲：由于碱金属原子中，价电子与原子实相互作用，使得碱金属原子的能级对角量子数l的简并消除. 论述乙：原子中电子总角动量与原子核磁矩的相互作用，导致原子光谱精细结构. 下面判断正确的是： A.论述甲正确，论述乙错误; B.论述甲错误，论述乙正确; C.论述甲，乙都正确，二者无联系； D.论述甲，乙都正确，二者有联系. 二、填充题（每空2分，共20分） 1．氢原子赖曼系和普芳德系的第一条谱线波长之比为（）. 2．两次电离的锂原子的基态电离能是三次电离的铍离子的基态电离能的（）倍. 3．被电压100伏加速的电子的德布罗意波长为（）埃. 4．钠D 1 线是由跃迁（）产生的. 5．工作电压为50kV的X光机发出的X射线的连续谱最短波长为（）埃. 6．处于4D 3/2 态的原子的朗德因子g等于（）. 7．双原子分子固有振动频率为f，则其振动能级间隔为（）. 8．Co原子基态谱项为4F 9/2 ，测得Co原子基态中包含8个超精细结构成分，则Co核自旋I=（）. 9．母核A Z X衰变为子核Y的电子俘获过程表示（）。 10．按相互作用分类， 粒子属于（）类.

高三物理原子物理复习(有答案)

原子物理 内容知识点 学习水平说明 物 质 原子的核式结构 A 物质的放射性Ａ 原子核的组成Ａ 重核的裂变链式反应 A 放射性元素的衰变 B 只要求写出简单的核反应方 程,不涉及衰变定律。 原子核的人工转变 B 核能的应用核电站Ａ 我国核工业发展 A 宇宙的基本结构 A 天体的演化 A 一．原子 1.１８97年英国物理学家汤姆生发现电子，说明原子是可分的。 2.英国物理学家卢瑟福做了用放射性元素放出的α粒子轰击金箔的实验。 α粒子散射实验结果:绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，少数α粒子发生了较大的偏转，极少数α粒子的偏转超过了９0°，有的甚至几乎达到１8０°,象是被金箔弹了回来。 3．为了解释实验结果,卢瑟福提出了如下的原子的核式结构学说：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕着核旋转。 原子的半径大约是10-10米,原子核的大小约为10-15～10－14米。 α粒子散射实验

【典型例题】 1．下面有关物理史实及物理现象的说法中,正确的是( AＤ) (A）卢瑟福的原子核式结构学说完全能解释α粒子散射现象 （B）麦克斯韦用实验的方法证实了电磁波的存在，并预言光是电磁波 (Ｃ）双缝干涉图样的中央明纹又宽又亮 （Ｄ)用紫光照射某金属表面能产生光电效应，那么用红光照射该金属也可能发生光电效应2．提出原子核式结构模型的科学家是( C） (A)汤姆生（B）玻尔(C)卢瑟福（Ｄ)查德威克 3．卢瑟福通过实验，发现了原子中间有一个 很小的核,并由此提出了原子的核式结构模型,右面平面示意图中的四条线表示α 粒子运动的可能轨迹，在图中完成中间两条α粒子的运动轨迹。 4．在卢瑟福的α粒子散射实验中,有少数α粒子发生大角度偏转,其原因是 ( A ) （A)原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 (B)正电荷在原子中是均匀分布的 (Ｃ）原子中存在着带负电的电子 (Ｄ）原子只能处于一系列不连续的能量状态中 5．卢瑟福α粒子散射实验的结果( C ） (A）证明了质子的存在 （B)证明了原子核是由质子和中子组成的 (C）说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上 （D）说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动 6．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析,提出（A） (A)原子的核式结构模型 （B)原子核内有中子存在 (C)电子是原子的组成部分 （D)原子核是由质子和中子组成的 7．卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有(ＡCD ） (A）原子的中心有个核，叫做原子核 (B）原子的正电荷均匀分布在整个原子中 （C)原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 (Ｄ）带负电的电子在核外绕着核旋转 8．根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法中正确的是（D ） （A）原子中的正电荷均匀分布在整个原子范围内 （B）原子中的质量均匀分布在整个原子范围内 (C）原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原子范围内 （D)原子中的正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域范围内 二．原子核 1．放射性元素的衰变（天然放射性)

原子物理学习题标准答案(褚圣麟)很详细

1．原子的基本状况 1.1解：根据卢瑟福散射公式： 2 02 22 442K Mv ctg b b Ze Ze αθ πεπε== 得到： 21921501522 12619 079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010) Ze ctg ctg b K ο θαπεπ---??===??????米 式中2 12K Mv α=是α粒子的功能。 1.2已知散射角为θ的α粒子与散射核的最短距离为 2202 1 21 ()(1)4sin m Ze r Mv θπε=+ ， 试问上题α粒子与散射的金原子核之间的最短距离m r 多大？ 解：将1.1题中各量代入m r 的表达式，得：2min 202 1 21 ()(1)4sin Ze r Mv θπε=+ 1929 619479(1.6010)1910(1)7.6810 1.6010sin 75 ο --???=???+???14 3.0210-=?米 1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。问质子与金箔。问质子与金箔原子核可能达到的最 解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为180ο。当入射粒子的动能全部转化为两粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。 根据上面的分析可得： 22 0min 124p Ze Mv K r πε==，故有：2min 04p Ze r K πε= 192 9 13619 79(1.6010)910 1.141010 1.6010 ---??=??=???米 由上式看出：min r 与入射粒子的质量无关，所以当用相同能量质量和相同电量得到核代替质子时，其与靶核的作用的最小距离仍为131.1410-?米。

原子物理学期末考试试卷(E)参考答案

《原子物理学》期末考试试卷（E）参考答案 (共100分) 一．填空题(每小题3分，共21分) 1．7.16?10-3 ----(3分) 2．（1s2s）3S1（前面的组态可以不写）（1分）； ?S=0（或?L=±1，或∑ i i l=奇?∑ i i l=偶）（1分）； 亚稳（1分）。 ----(3分) 3．4；1；0,1,2 ；4；1,0；2,1。 ----(3分) 4．0.013nm (2分) , 8.8?106m?s-1(3分)。 ----(3分) 5．密立根（2分）；电荷（1分）。 ----(3分) 6．氦核 2 4He；高速的电子；光子(波长很短的电磁波)。(各1分) ----(3分) 7．R aE =α32 ----(3分) 二．选择题(每小题3分, 共有27分) 1.D ----(3分) 2.C ----(3分) 3.D ----(3分) 4.C ----(3分) 5.A ----(3分) 6.D 提示： 钠原子589.0nm谱线在弱磁场下发生反常塞曼效应，其谱线不分裂为等间距的三条谱线，故这只可能是在强磁场中的帕邢—巴克效应。 ----(3分) 7.C ----(3分) 8.B ----(3分) 9.D ----(3分)

三．计算题(共5题, 共52分 ) 1．解： 氢原子处在基态时的朗德因子g =2,氢原子在不均匀磁场中受力为 z B z B z B Mg Z B f Z d d d d 221d d d d B B B μμμμ±=?±=-== (3分) 由 f =ma 得 a m B Z =±?μB d d 故原子束离开磁场时两束分量间的间隔为 s at m B Z d v =?=??? ? ? ?212 22 μB d d (2分) 式中的v 以氢原子在400K 时的最可几速率代之 m kT v 3= )m (56.010400 1038.131010927.03d d 3d d 232 232B 2 B =??????=?=??= --kT d z B kT md z B m s μμ (3分) 由于l =0, 所以氢原子的磁矩就是电子的自旋磁矩（核磁矩很小，在此可忽略）， 故基态氢原子在不均匀磁场中发生偏转正好说明电子自旋磁矩的存在。 (2分) ----(10分) 2．解：由瞄准距离公式：b = 22a ctg θ及a = 2 1204z z e E πε得： b = 20012*79 **30246e ctg MeV πε= 3.284*10-5nm. (5分) 22 22 ()()(cot )22 (60)cot 30 3:1(90)cot 45 a N Nnt Nnt b Nnt N N θ σθπθπ?=?==?==? (5分) 3．对于Al 原子基态是2P 1/2：L= 1，S = 1/2，J = 1/2 (1分) 它的轨道角动量大小： L = = (3分) 它的自旋角动量大小： S = = 2 (3分) 它的总角动量大小： J = = 2 (3分) 4．（1）铍原子基态的电子组态是2s2s ，按L －S 耦合可形成的原子态： 对于 2s2s 态，根据泡利原理，1l = 0，2l = 0，S = 0 则J = 0形成的原子态：10S ； (3分) （2）当电子组态为2s2p 时：1l = 0，2l = 1，S = 0，1 S = 0， 则J = 1，原子组态为：11P ； S = 1， 则J = 0，1，2，原子组态为：30P ，31P ，32P ； (3分) （3）当电子组态为2s3s 时，1l = 0，2l = 0，S = 0，1 则J = 0，1，原子组态为：10S ，31S 。 (3分) 从这些原子态向低能态跃迁时，可以产生5条光谱线。 (3分)

原子物理学第二章习题答案

第二章 原子的能级和辐射 试计算氢原子的第一玻尔轨道上电子绕核转动的频率、线速度和加速度。 解：电子在第一玻尔轨道上即年n=1。根据量子化条件， π φ2h n mvr p == 可得：频率 21211222ma h ma nh a v πππν= == 赫兹151058.6?= 速度：61110188.2/2?===ma h a v νπ米/秒 加速度：222122/10046.9//秒米?===a v r v w 试由氢原子的里德伯常数计算基态氢原子的电离电势和第一激发电势。 解：电离能为1E E E i -=∞，把氢原子的能级公式2 /n Rhc E n -=代入，得： Rhc hc R E H i =∞-=)1 1 1(2=电子伏特。 电离电势：60.13== e E V i i 伏特 第一激发能：20.1060.1343 43)2 111(2 2=?==-=Rhc hc R E H i 电子伏特 第一激发电势：20.101 1== e E V 伏特 用能量为电子伏特的电子去激发基态氢原子，问受激发的氢原子向低能基跃迁时，会出现那些波长的光谱线 解：把氢原子有基态激发到你n=2,3,4……等能级上去所需要的能量是： )1 11(22n hcR E H -= 其中6.13=H hcR 电子伏特 2.10)21 1(6.1321=-?=E 电子伏特 1.12)31 1(6.1322=-?=E 电子伏特 8.12)4 1 1(6.1323=-?=E 电子伏特 其中21E E 和小于电子伏特，3E 大于电子伏特。可见，具有电子伏特能量的电子不足以把基

态氢原子激发到4≥n 的能级上去，所以只能出现3≤n 的能级间的跃迁。跃迁时可能发出的光谱线的波长为： ο ο ο λλλλλλA R R A R R A R R H H H H H H 102598 )3 111( 1121543)2 111( 1 656536/5)3 121( 1 32 23 22 22 1221 ==-===-===-= 试估算一次电离的氦离子+ e H 、二次电离的锂离子+ i L 的第一玻尔轨道半径、电离电势、第一激发电势和赖曼系第一条谱线波长分别与氢原子的上述物理量之比值。 解：在估算时，不考虑原子核的运动所产生的影响，即把原子核视为不动，这样简单些。 a) 氢原子和类氢离子的轨道半径： 3 1,2132,1,10529177.0443,2,1,44102 22 01212 2220= ======?==? ?===++++++ ++-Li H H Li H H H He Z Z r r Z Z r r Z Li Z H Z H Z me h a n Z n a mZe n h r e 径之比是因此，玻尔第一轨道半；，；对于；对于是核电荷数，对于一轨道半径；米，是氢原子的玻尔第其中ππεππε b) 氢和类氢离子的能量公式： ??=?=-=3,2,1,)4(222 12 220242n n Z E h n Z me E πεπ 其中基态能量。电子伏特，是氢原子的6.13)4(22 204 21-≈-=h me E πεπ 电离能之比： 9 00,4002 222== --==--+ ++ ++ H Li H Li H He H He Z Z E E Z Z E E c) 第一激发能之比：

原子物理第五章课后习题

第五章多电子原子：泡利原理 5.1.The ionization energy required to pull one electron off a helium atom is 24.5eV .If we want to ionize the two electrons one-by-one,what is the energy to be supplied? 氦原子中电子的结合能为24.6eV ，试问：欲使这个原子的两个电子逐一电离，外界必须提供多少能量？ Solution :The ionization energy required to pull one electron off a helium atom is 124.5E eV ?=, the inization energy required to pull the second electron off a helium atom is:2222 2122213.654.41Z Rhc Z Rhc E E E Z Rhc eV eV n ∞∞ ???=-=---==?= ???The total ionization energy required to ionize the two electrons one-by-one is:1224.554.478.9E E E eV eV eV =?+?=+=5.3.Calculate the possible values of L S for an 1,22 S L ==state. 对于12,2S L ==，试计算L S 的可能值。 Solution :1135 ,2,2, 22 22S L J L S ===±=±=For “spin-orbit coupling”term,222,2J S L J S L S L =+=++? Then,() ()()()222 2 111112 2S L J S L j j s s l l ?=--= +-+-+??? ? ()()2222 13133113,2,11221222 222221515511,2,11221222 2222S L J S L S L J S L ??????===?= ?+-?+-?+=- ? ???????????????===?= ?+-?+-?+= ? ??? ?????? 5.5.Among hydrogen,helium,lithium,beryllium,sodium,magnesium,potassium and calcium atoms,which one shows the normal Zeeman effect?Why? 在氢、氦、锂、铍、钠、镁、钾和钙中，哪些原子会出现正常塞曼效应？为什么？ Solution :For normal Zeeman effect,total spin 0,211S S =+=,the electron numbers of the atom should be even,that is,helium(Z=2),beryllium(Z=4),

云南师范大学《原子物理学》期末试卷 A卷及答案

云南师范大学2011——2012学年下学期统一考试 原子物理学试卷 学院物电学院专业年级学号姓名 考试方式：闭卷考试时量：120分钟试卷编号：A卷题号一二三总分评卷人 得分评卷人 一．简答题（每题5分，共10分） 1．写出下列原子的基态的电子组态，并确定它们的基态原子态： 10Ne， 11 Na， 12 Mg。 2．为何利用轻核聚变和重核裂变可以产生能量，试从原子核结合能的角度加以说明。

得分评卷人 二．填空题（每空2分，共30分） 1．夫兰克-赫兹实验证实了；史特恩-盖拉赫实验证实了。 ，则它的轨道角动量是，自旋角动量2．铝原子基态是2P 1/2 是，总角动量是，总磁矩是（用 或 来表示） B 3．钒原子的基态是4F ，钒原子束在不均匀横向磁场中将分裂为束，若 3/2 将该原子放在均匀磁场中，其能级将分裂为层。 4．有一种原子，基态时n=1，2，3壳层填满，4s支壳层也填满，4p支壳层填了一半，则该元素是号元素。 5．满壳层或满支壳层的电子形成的原子态为。 6．原子核外电子排布遵循原理和原理。 7．原子核反应过程中守恒的量有：电荷、、总质量、、线动量和角动量等。 8．在吸能原子核反应中，在实验室坐标下反应阈能（大于、小于、等于）反应能|Q|。 得分评卷人 三．计算和证明题（各小题分数见题首，共60分） 1．（15分）铍原子共有四个电子，已知其中三个始终处于基态。 （1）写出铍原子的四个最低能量的电子组态及其LS耦合下对应的原子态； （2）根据洪特定则画出这四个最低能量电子组态的全部能级； （3）画出上述能级间满足跃迁选择定则的全部可能发生的跃迁。

2．（10分）在一次正常塞曼效应实验中，钙的4226A 谱线在B=3.0T 的磁场中分裂成间距为0.25A 的三条线。试从这些数据确定电子的荷质比e/m e 。 3．（15分）在钠原子光谱线中，谱线D 1来自第一激发态32P 1/2到基态32S 1/2的跃迁，其波长为5896A 。（31101.9-?=e m 千克，19106.1-?=e 库仑） （1） 原子放在磁场中时，D 1线将分裂成几条谱线？ （2） 若磁场的B ＝3.0T ，其中波长最长和最短的两条光谱线的波长差为多少埃?

2020届高三一轮复习物理典型例题分类精讲：原子物理

2020届高三一轮复习物理典型例题分类精讲：原子物理 一、选择题在每题给出的四个选项中，有的只有一项为哪一项正确的，有的有多个选项正确，全选对的得 5分，选对但不全的得3分，选错的得0分。 1．2005年是〝世界物理年〞，100年前的1905年是爱因斯坦的〝奇迹〞之年，这一年他先后发表了三篇 具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功地讲明了光电效应现象。关于光电效应，以下讲法正确的选项是〔 〕 A ．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应 B ．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 C ．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比 D ．某单色光照耀一金属时不能发生光电效应，改用波长较短的光照耀该金属可能发生光电效应 2．从原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下讲法中正确的选项是〔 〕 A.原子核中，有质子、中子，还有α粒子 B.原子核中，有质子、中子，还有β粒子 C.原子核中，有质子、中子，还有γ粒子 D.原子核中，只有质子和中子 3.某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV ，用波长为2.5×10-7 m 的紫外线照耀阴极，真 空中光速为3.0×108m/s ，元电荷为1.6×10-19C ，普朗克常量为6.63×10-34 J s ，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分不是〔 〕 A ．5.3×1014 HZ ，2.2J B ．5.3×1014HZ ，4.4×10-19 J C ．3.3×1033H Z ，2.2J D ．3.3×1033H Z ，4.4×10-19 J 4.以下讲法正确的选项是 〔 〕 A.H 21+H 31→He 42+n 1 0是聚变 B. U 23592 +n 10→Xe 14054+Sr 9438+2n 10是裂变 C.Ra 24 11→ Rn 222 88 +He 42是α衰变 D.Na 24 11→Mg 24 12+e 0 1-是裂变 5．在演示光电效应的实验中，原先不带电的一块锌板与灵敏验电器相连。用弧 光灯照耀锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如下图，这时〔 〕 A ．锌板带正电，指针带负电 B ．锌板带正电，指针带正电 C ．锌板带负电，指针带正电 D ．锌板带负电，指针带负电 6．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子 的德布罗意波长与晶体中原子间距相近．中子质量m=1.67?10—27 kg ，普 朗克常量h=6.63?10—34J ·s ，能够估算德布罗意波长λ=1.82?10-10 m 的热中子动能 的数量级为〔 〕 A ．10—17J B ．10—19 J C ．10—21J D ．10—24 J